biosseguranÇa em laboratÓrios

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BIOSSEGURANÇA EM LABORATÓRIOS

Edição original em inglês: BIOSAFETY IN MICROBIOLOGICAL AND BIOMEDICAL

LABORATORIES - editado pelo CDC - Centro de Controle e Prevenção de Doenças

(EUA) e pelo NIH - Instituto Nacional de Saúde (EUA) - 4ª edição, Maio de 1999 - HHS

Publicação Nº (CDC) 93-8395

CENA/USP - Centro de Energia Nuclear na Agricultura

Mariana Germano e Siu Mui Tsai

Laboratório de Biologia Celular e Molecular

?

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‘BIOHAZARD’

Agente de origem biológica que tem a capacidade de

produzir efeitos deletérios em humanos, isto é,

microrganismos e suas toxinas e alergênicos , e alergênicos e

toxinas derivados de plantas superiores e animais.

Definição

‘BIOSSEGURANÇA’

Aplicação da combinação

de procedimentos e práticas de laboratório, instalações e

equipamentos de segurança quando manipula-se

microrganismos potencialmente

infecciosos.

Definição

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DESENVOLVIMENTO DE PRÁTICAS DE BIOSSEGURANÇA

1941 - Meyer & Eddie (EUA) - 74 laboratórios - infecções por brucelose

1949 a 1976 - Sulkin & Pike (EUA) → PANORAMA infecções x laboratórios

-222 infecções virais (21 fatais): 27% relacionadas a acidentes

conhecidos e 1/3: manuseio de animais e tecidos contaminados

- 5000 labs, 1432 casos

**brucelose, tuberculose, tularemia, hepatite, encefalite equina e tifo

(pipetas, seringas e agulhas)

1967 - Hanson et al. (EUA)→ 428 casos com arbovírus (aerossóis)

1974 - Skinholj (Dinamarca) → 2,3 casos hepatite/1000 funcionários

Histórico

*1974 - CDC (Office of Biosafety) : ‘Classificação dos agentes etiológicos

baseando-se no grau de risco’

1979 - Sulkin & Pike (REVISÃO)

‘ ..o conhecimento, as técnicas e os equipamentos para a

prevenção das doenças já estão disponíveis..’

CDC e NIH - “BIOSAFETY IN MICROBIOLOGICAL AND

BIOMEDICAL LABORATORIES”

(1° edição, março de 1984)

(www.cdc.gov/ - Centers for disease control and prevention)

Histórico

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Histórico

‘Universal Precautions for Prevention of Transmission of Human Immunodeficiency Virus (HIV), Hepatitis Virus and Other Bloodborne Pathogens in Healthcare Settings’ (Centers for Disease Control, 1988)

‘Ato de Rastreamento de Lixo Hospitalar’ (U.S. Congress, 1988)

‘Biossegurança em Laboratórios: Práticas Prudentes para o Manuseio e Remoção de Materiais Infecciosos’ (National Research Council. National Academy Press, Washington, D.C., 1989)

‘Padrão de Patógenos Sanguíneos’ (U.S Department of Labor, recente)

OGM - ‘Níveis de Biossegurança’ 1-4 (www.cdc.gov/)

- ‘Diretrizes para pesquisa envolvendo o DNA recombinante’ (www.nih.gov/)

1984 - primeiro Workshop de Biossegurança

(Biossegurança em laboratórios ) - Fiocruz

1986 - primeiro levantamento de riscos em laboratório

Fiocruz - INCQS

Brasil

(www.fiocruz.br/)

.. BRASIL

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Brasil

década de 90 - a Biossegurança começa a ser direcionada para a tecnologia do DNA recombinante. Primeiro projeto de fortalecimento das ações em Biossegurança.

Brasil

COMISSÃO TÉCNICA NACIONAL DE

BIOSSEGURANÇA (CTNBio)

1995 (Lei nº 8.974 e decreto nº 1.752 do MCT)

‘Instruções Normativas para gerenciamento do

trabalho com Engenharia Genética e liberação

de OGMs em todo território nacional’

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Brasil

Instrução Normativa nº 7

(Julho de 1997)

‘Normas para contenção de OGMs e

Classificação de agentes etiológicos

humanos e animais com base no risco

apresentado (NB 1-4)’

1999 - fundação da Associação Nacional de Biossegurança ANBio ( www.anbio.org.br)

1999 - Primeiro Congresso Brasileiro de Biossegurança

2000 - introdução da Biossegurança como disciplina científica no currículo universitário

2001- CNPq lança programa de indução das ações em Biossegurança

2005 - Regulamentação da lei brasileira de Biossegurança 8974/95

‘..Regulamenta a Lei nº 8.974, de 5 de janeiro de 1995, dispõe sobre a vinculação, competência e composição da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança - CTNBio, e dá outras providências.’

Brasil

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BIOSSEGURANÇA (NÍVEIS)

Práticas de Biossegurança

Proteção:

• profissionais

• ‘agentes’

• estagiários, trabalhadores

• ambiente

** Barreiras primárias e secundárias

Biossegurança

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Profissional qualificado (responsável e técnicos)

Manual de biossegurança específico

Equipamentos de segurança (EPIs, barreira primária)

Construção / estrutura do prédio (barreira secundária)

Cabines de segurança biológica (CSB I, II e III)

Equipamentos de proteção individual

centrífugas seguras

Biossegurança

Requisitos básicos - laboratórios

NB 1- Agentes que não causam doenças

NB 2- Agentes associados a doenças humanas (profilaxia e terapia eficientes)

NB 3- Agentes exóticos associados à doenças humanas com potencial para transmissão via aerossol (profilaxia e terapias limitadas)

NB 4- Agentes letais (humanos / ambiente) (sem profilaxia ou terapia)

NB 1-4

Níveis de Biossegurança

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Adequado para trabalhos que envolvem manipulação de

agentes caracterizados como não causadores de doenças

em humanos saudáveis e com potencial de risco mínimo

para profissionais do laboratório e para o ambiente.

Exemplos:

Bacillus subtilis, Naegleria gruberi, vírus da hepatite infecciosa canina,

E. coli e organismos livres (Diretrizes do NIH de DNA recombinante)

NB 1

Nível de Biossegurança 1

Minimizar aerossóis e espumas

Descontaminar superfícies de trabalho diariamente

Lixo e resíduos laboratoriais

Manter programa de dedetização (insetos / roedores)

NB 1

NB 1 - práticas microbiológicas básicas

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Estrutura do laboratório (Barreira Secundária)

• Lavatórios (mãos, olhos)

• Superfícies de trabalho facilmente laváveis

• Aventais impermeáveis

• Mobília resistente

• Janelas com tela

• Localização - não separada

• Estrutura - construção normal

NB 1


NB 1


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NB 1


NB 1


www.fiocruz.br/

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agentes com potencial de risco moderado para

profissionais do laboratório e para o ambiente.

(imunização/antibióticos disponíveis)

Exemplos:

aerossóis, Toxoplasma, vírus da Hepatite B, Salmonella, vírus

da Febre Amarela, fluidos corporais, HIV, Influenza A (H1N1)

NB 2


www.cdc.gov/h1n1flu/

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Influenza A (H1N1)

Muitos genes no novo vírus são muito similares ao influenza que normalmente

ocorre em porcos. Genes de aviária e humana.

H refere-se à proteína hemaglutinina e a letra N à proteína neuraminidase

gripe suína ou gripe porcina, gripe mexicana, gripe norte-americana, influenza

norte-americana ou nova gripe

EUA em abril de 2009 – 1° caso diagnosticado

Contaminação: como gripe comum, por via aérea, contato direto com o infectado,

ou indireto (através das mãos) com objetos contaminados

OMS eleva para 5 o nível de alerta (pandemia)

compostos zanamivir (nome comercial: Relenza) e oseltamivir (nome comercial:

Tamiflu)

Mais de 1500 casos e 30 mortes

www.cdc.gov/h1n1flu/

Profissional responsável: Cientista

acesso restrito (somente imunizados)

Avisos de ‘risco biológico’

Amostragem periódica de sangue / soro

Imunização periódica

Cuidado especial com agulhas, seringas e objetos

cortantes

NB 2

NB 2 - práticas especiais

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• Portas trancáveis (acesso restrito)

• Lavatórios (mãos, olhos)

• Superfícies de trabalho facilmente laváveis

• Aventais impermeáveis

• Mobília resistente

• Janelas com tela

• Cabines de segurança biológica

• Circulação de ar (sem re-circulação)

• Separada de áreas públicas

NB 2


NB 2


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NB 2


NB 2


Cabine de segurança biológica Classe II

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NB 2


http://www3.niaid.nih.gov/


agentes que podem causar doenças sérias ou

potencialmente letais como resultado da exposição ou

inalação.

(aerossóis/infecções letais)

Exemplos:

Mycobacterium tuberculosis, vírus da encefalite de St. Louis e

Coxiella burnetii, SARS, prions

NB 3


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Proteção respiratória

sala separada p/ equip. geradores de bioaerossol

Profissional (supervisor): - acesso

- procedimentos

- treinamento

NB 3



• Portas duplas (acesso altamente restrito)

• construção separada / área isolada


• Circulação de ar direcionada (sem re-circulação)

• Equipamento de vácuo protegido com HEPA

(High Efficiency Particulate Air )

NB 3


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NB 3


NB 3


Cabine de segurança biológica Classe II ou III

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NB 3


http://www.biken.osaka-u.ac.jp/act/act_AnimalResCent_e.php

Adequado para manipulação de agentes exóticos e perigosos que

constituem alto risco de transmissão de infecções via aerossol e

doenças letais, por vias de transmissão desconhecidas. (sem profilaxia / terapia)

Exemplos:

Varíola, vírus de Marburg, da febre hemorrágica Criméia-Congo e Ebola1

1A febre hemorrágica ebola (FHE) é uma doença infecciosa grave muito rara, frequentemente fatal,

causada pelo vírus ebola. Ao contrário dos relatos de ficção é apenas moderadamente

contagioso.Ele foi identificado pela primeira vez em 1976 no antigo Zaire (atual República

Democrática do Congo), perto do rio Ébola, e acabou servindo de nome para o vírus.

NB 4


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www.cdc.gov/

Virus Ebola

Doente com Ebola e duas enfermeiras em Kinshasa, 1976

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3f/Ebola_virus_em.png

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• Descontaminação de resíduos sólidos

• Acesso controlado (ninguém por mais de 3 hs)

• Troca completa de roupa

• Chuveiros na saída do lab

• autoclave porta dupla e câmara de fumigação

• Profissional (supervisor): - Acesso

- Procedimentos

- Treinamento

- Segurança

NB 4



• Portas duplas (acesso altamente restrito)

• construção separada / área isolada


• Circulação de ar ‘single-pass’

• vácuo e exaustão protegidos com HEPA

• paredes, chão, teto: altamente selados

(QUARENTENA)

• sistema de descontaminação de efluentes

• EMERGÊNCIA: geradores, respiradores, saídas

• descontaminação dentro do lab

NB 4


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NB 4


NB 4


Cabine de segurança

biológica Classe II ou Classe III

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NB 4


http://www.cdc.gov/ e www.nih.gov/

Laboratório de Biossegurança 3+ (NB3+) “Prof. Dr. Klaus Ebehard

Stewien” Introduzir as bases físicas e químicas

das radiações ionizantes e estudar a

interação dessas radiações com o

material biológico. Mostrar as

aplicações da radiação ionizante,

principalmente seus efeitos

biológicos. (Super Interessante 02/2004)

*Nível de Biossegurança 3+*

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Microorganismos pouco conhecidos ou não-catalogados. Sars, hantavírus (transmitidos por roedores silvestres), arbovírus (grupo a que pertence o vírus da dengue) e o vírus do oeste do Nilo, que ainda nem chegou ao Brasil mas já fez centenas de vítimas nos EUA.

6 pesquisadores que cabem no espaço de 50 metros quadrados Banhos com cloro e filtragem tripla do ar Água e esgoto: recebem tratamento na estação, e só depois permite-se que alcancem o ambiente externo Saída de objetos: banho de detergente e de radiação ultravioleta para matar os microorganismos contaminantes Pressão atmosférica do laboratório: ligeiramente mais baixa que a de fora (o ar de fora que entra, e não o de

dentro que escapa) Sequenciador de DNA: os pesquisadores identificam o organismo em tempo real Entrada: na antecâmara de entrada, o cientista se despe e deposita sua roupa pessoal na janela, coloca o traje

especial para o trabalho: macacão, capuz, óculos, luvas e pantufas Portas: funcionam em sequência. Para abrir uma delas, a de trás deve estar fechada. Todas são vedadas com uma

borracha que infla para impedir qualquer circulação de ar Ar: é filtrado quando entra e quando sai do laboratório Saída: o pesquisador deixa seu traje especial na antecâmara de saída e segue para o banho. O último a ir embora

leva os macacões dos colegas para lavar na autoclave. O banho é tomado com 20 litros de água com cloro desinfetante mais 30 litros de água destilada. Por fim, o cientista pega sua roupa na janela que dá para a antecâmara de entrada e pode sair.

Em planejamento; para abrigar microrganismos extraterrestres (Astrobiologia) (peste suína Africana, vírus da varíola) BIOSSEGURANÇA NÍVEL 5 - armas biológicas (bioengenharia) BIOSSEGURANÇA NÍVEL 6 - engenharia experimental ou agentes desconhecidos. BIOSSEGURANÇA NÍVEL 7 - microrganismos extraterrestres Departamento de Agricultura dos EUA - biossegurança nível 5 (NB5),

concebido para os agentes que por lei não são permitidos no país. febre aftosa e o vírus da peste bovina exigem instalações NB3-Ag que são

separadas do continente. Existe apenas uma instalação que satisfaz os critérios NB5 nos EUA - o Plum

Island Animal Disease Center (Nova York, Plum Island)

*Nível de Biossegurança 5*

NB 5

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Name Location Level Description

Virology Laboratory of the Queensland Department of Health

Australia, Queensland, Coopers Plains

4

Australian Animal Health Laboratory Australia, Victoria, Geelong 4

National High Security Laboratory Australia, Victoria, North

Melbourne 4

National High Security Laboratory operates under the auspice of the Victoria Infectious Diseases Reference Laboratory.

National Microbiology Laboratory Canada, Manitoba, Winnipeg 4 Located at the Canadian Science Centre for Human and Animal Health, it is jointly

operated by the Public Health Agency of Canada and the Canadian Food Inspection Agency.

Canada, Ontario, Toronto 4 This facility never opened due to community opposition in the 1990s.

Center of Biological Protection Czech Republic 4 Located at the Centrum biologické ochrany Těchonín (Center of Biological Protection)

Laboratoire P4 Jean Mérieux France, Rhône-Alpes, Lyon 4 Jean Mérieux laboratory is a co-operation between the Pasteur Institute and INSERM.

Note that in France, it is P4 for Pathogen or Protection level 4. Centre International de Recherches Médicales de

Franceville Gabon 4

This facility is operated by a research organization supported by the French government, operates West Africa's only BSL-4 lab.

Robert Koch Institute Germany, Berlin 4 The facility was licenced for construction by City of Berlin on November 30, 2008. Bernhard Nocht Institute for Tropical Medicine Germany, Hamburg 4

Philipps University of Marburg Germany, Marburg 4 The facility is licenced to work with genetically modified organisms

Friedrich Loeffler Institute Island Riems Germany, Island Riems 4 Deals especially with virology

High Security Animal Disease Laboratory (HSADL) India, Bhopal 4 This facility deals especially to zoonotic organisms and emerging infectious disease

threats.

Azienda Ospedaliera Ospedale Luigi Sacco Italy, Lombardy, Milano 4 A university hospital in Polo Universitario; it contains two special vehicles for

transporting infectious persons.

Istituto Nazionale Malattie Infettive Italy, Rome, Rome 4 This facility, (trans.) National Institute of Infectious Diseases, operates within the Lazzaro

Spallanzani Hospital.

Defence Science Organization (DSO) Singapore 4 Defence Science Organization goal is to conduct autopsies during a potential deadly

epidemic outbreak. Singapore also has a mobile BSL-4 autopsy facility, perhaps the only one of its kind in the world.

National Institute for Communicable Diseases South Africa, Johannesburg 4 National Institute for Communicable Diseases of Special Pathogens Unit is one of only

two BSL-4 facilities in Africa but the only suit laboratory on the continent. Swedish Institute for Infectious Disease Control Sweden, Solna 4 Swedish Institute for Infectious Disease Control is Scandinavia's P4 facility.

Institute of Virology and Immunoprophylaxis (IVI) Switzerland, Mittelhäusern 4 This facility only deals with animal diseases which do not transmit to humans, and is the

only P4 facility where complete isolation suits are not used.

High Containment Laboratory DDPS (SiLab) Switzerland, Spiez 4 Under construction, it will start operations in 2010. This laboratory will comply with BSL-

4 standards. Preventive Medical Institute of ROC Ministry of

National Defense Republic of China (Taiwan) 4

Kwen-yang Laboratory Center of Disease Control Republic of China (Taiwan) 4 Part of the Department of Health Republic of China. Health Protection Agency's Centre for Infections United Kingdom, Colindale 4 Located in the Viral Zoonosis unit.

National Institute for Medical Research United Kingdom, London 4

Chemical and Biological Defence Establishment United Kingdom, Porton Down 4

United Kingdom 4 Under construction.

Centers for Disease Control and Prevention USA, Georgia, Atlanta 4

Georgia State University USA, Georgia, Atlanta 4 Is an older design "glovebox" facility.

Integrated Research Facility USA, Maryland, Fort Detrick 4 Under construction. This facility will be operated by National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID), it is planned to begin operating at 2009 at the earliest.

National Biodefense Analysis and Countermeasures Center (NBACC)

USA, Maryland, Fort Detrick 4 Under construction, it will be operated for the Department of Homeland Security.

US Army Medical Research Institute of Infectious Diseases (USAMRIID)

USA, Maryland, Fort Detrick 4 Old building

US Army Medical Research Institute of Infectious Diseases (USAMRIID)

USA, Maryland, Fort Detrick 4 New building, currently under design construction

National Emerging Infectious Diseases Laboratory (NEIDL)

USA, Massachusetts, Boston 4 Under construction by Boston University

NIAID Rocky Mountain Laboratories USA, Montana, Hamilton 4 Under construction, it is planned to begin operation in 2009 at the earliest. National Biocontainment Facility USA, Texas, Galveston 4 Is a new facility under construction by the University of Texas Medical Branch.

Shope Laboratory USA, Texas, Galveston 4 Operated by the University of Texas Medical Branch (UTMB). A new building is under

construction. Southwest Foundation for Biomedical Research USA, Texas, San Antonio 4 The only privately-owned BSL-4 lab in the US.

Division of Consolidated Laboratory Services USA, Virginia, Richmond 4 This facility is part of the Department of General Services of the Commonwealth of

Virginia). It is so called "surge" BSL-4 capacity.

National Bio and Agro-Defense Facility (NBAF) USA, Kansas State University,

Manhattan, Kansas 4

Facility to be operated by the Department of Homeland Security, and replace the Plum Island Animal Disease Center. Planned to be operational by 2014.

Curtin University of Technology

Australia, Western Australia, Bentley

3

Fundação Oswaldo Cruz Brazil, Rio de Janeiro 3 It is unclear whether this facility operates as a BSL-4. Brazil doesn't have any BSL-4

facilities

University of São Paulo Brazil, São Paulo 3 It is unclear whether this facility operates as a BSL-4. Brazil doesn't have any BSL-4

facilities Instituto Adolf Lutz Brazil 3

Instituto Butantan Brazil 3

British Columbia Centre for Disease Control Canada, British Columbia 3 The British Columbia Centre for Disease Control, operates three biosafety level 3 labs. Centre National de Biologie Expérimentale Canada, Quebec, Laval 3 Located at the Institut national de la recherche scientifique.

Institute of Tropical Disease (ITD) Indonesia, East Java, Surabaya 3 Operated by Institute of Tropical Disease - Airlangga University, Build Cooperation with

Japan.

National Institute for Infectious Diseases Japan, Kantō, Tokyo 3 Located at National Institute for Infectious Diseases, Department of Virology I; this lab has the potential of operating as a BSL-4, however it is limited to perform work on only

BSL-3 agents due to opposition from local residents and communities. National Institutes of Health (NIH) USA, Maryland, Bethesda 3 Located on the NIH Campus, it currently only operates with BSL-3 agents.

Stony Brook University Centers for Molecular Medicine Center for Infectious Diseases

USA, New York, Stony Brook 3 Operated by State University of New York at Stony Brook, a BSL-3 facility studying

Borrelia burgdorferi (Lyme Disease), Yersinia pestis (Bubonic plague) and Francisella tularensis (Rabbit fever)

University of Cincinnati USA, Ohio, Cincinnati 3 University of Cincinnati Medical Sciences Building Battelle Memorial Institute USA, Ohio, West Jefferson 3

Netherlands National Institute for Public Health and

the Environment (RIVM) Netherlands, Bilthoven 3 - 4

Currently under construction, it is planned to be finished by the end of 2009. It is planned to operate as a BSL 3 and a BSL 4 facility.

www.wikipedia.org/

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Some recent exposures in U.S. biodefense laboratories. Source: CDC, as per www.sciencemag.org/cgi/content/full/317/584…; accessed October 5, 2007.

OGMs

avaliar o aumento do risco biológico associado a uma modificação genética em particular

estabelecer a classificação do vírus não modificado. • O gene inserido codifica uma toxina conhecida ou uma toxina

relativamente descaracterizada? • A modificação possui potencial para alterar o alcance do hospedeiro ou

o tropismo celular do vírus? • A modificação possui potencial para aumentar a capacidade de

replicação do vírus? • O gene inserido codifica um oncogene conhecido? • O gene inserido possui potencial para alterar o ciclo celular? • O DNA viral se integra ao genoma do hospedeiro? • Qual é a probabilidade de que cepas de vírus competentes replicados

sejam geradas? (www.nih.gov/)

OGMs: BIOSSEGURANÇA NÍVEL... ???

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SEÇÃO V - Avaliação dos Riscos • Materiais contendo agentes infecciosos conhecidos • Materiais contendo agentes infecciosos desconhecidos • Materiais contendo moléculas de DNA recombinantes • Materiais que possam conter ou não agentes infecciosos desconhecidos • Estudos Animais

SEÇÃO VI - Níveis de Biossegurança Recomendados para Agentes Infecciosos e Animais Infectados

SEÇÃO VII - Relação dos Agentes • Seção VII-A: Agentes Bacterianos • Seção VII-B: Agentes Fúngicos • Seção VII-C: Agentes Parasitários • Seção VII-D: Prions • Seção VII-E: Agentes Rickettsiais • Seção VII-F: Agentes Virais • Seção VII-G: Arbovírus e Vírus Zoonóticos Relacionados

BIOSSEGURANÇA EM LABORATÓRIOS BIOMÉDICOS E DE MICROBIOLOGIA (www.cdc.gov/)

biosseguranÇa em laboratÓrios

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